国际制造业先进技术译丛:锂离子充电电池

前言

本书贡献者

第1章一般概念

Kenzo Matsuki and Kazunori Ozawa1

1.1电池概要1

1.1.1伽伐尼电池体系--水溶液电解液体系2

1.1.2锂电池体系--非水溶液电解液体系3

1.2锂离子电池的早期发展4

1.2.1陶瓷生产能力4

1.2.2涂层技术5

1.2.3电解质盐LiPF65

1.2.4正极中的石墨导电剂5

1.2.5硬碳负极5

1.2.6无纺布热闭合效应的隔膜5

1.2.7镀镍的铁壳5

1.3现实目标6

参考文献7

第2章新型电池中尖晶石型结构的锂嵌入材料

Kingo Ariyoshi，Yoshinari Makimura，and Tsutomu Ohzuku9

2.1引言9

2.2尖晶石型结构概述10

2.3尖晶石型结构的衍生物12

2.3.1源自"尖晶石"的超晶格结构13

2.3.2源自"尖晶石"超结构的例子17

2.4尖晶石型结构锂嵌入材料的电化学性能21

2.4.1锂锰氧化物(LMO)21

2.4.2锂钛氧化物(LTO)25

2.4.3锂镍锰氧化物(LiNiMO)25

2.5具有尖晶石型结构的锂嵌入材料在12 V无铅蓄电池中的应用27

2.5.1由锂钛氧化物(LTO)和锂锰氧化物(LMO)组成的12V电池28

2.5.2由锂钛氧化物(LTO)和锂镍锰氧化物(LiNiMO)组成的12V电池31

2.6结论32

致谢33

参考文献33

第3章锂离子电池正极材料富锂氧化物Li1+x(NizCo1-2zMnz)1-xO2

Naoaki Kumagai and Jung?Min Kim36

3.1引言36

3.2无钴氧化物Li1+x(Ni1/2Mn1/2)1-xO237

3.3Li1+x(Ni1/3Co1/3Mn1/3)1-xO241

3.4其他材料Li1+x(NizCo1-2zMnz)1-xO245

3.5结论47

参考文献47

第4章无稀有金属元素的铁基正极

Shigeto Okada and Jun?ichi Yamaki50

4.1引言50

4.2二维层状岩盐型氧化物正极51

4.3三维NASICON型硫酸盐正极53

4.4三维橄榄石型磷酸盐正极54

4.5三维方解石型硼酸盐正极58

4.6三维钙钛矿型氟化物正极59

4.7小结60

参考文献60

第5章锂离子电池电极材料的热力学研究

Rachid Yazami62

5.1引言62

5.2实验65

5.2.1ETMS65

5.2.2电化学电池的结构和循环过程67

5.2.3热力学数据的获取67

5.3讨论68

5.3.1碳质负极材料68

5.3.1.1预焦炭(HTT<500℃)70

5.3.1.2焦炭(HTT为900~1700℃)73

5.3.1.3焦炭(HTT为2200℃和HTT为2600℃)74

5.3.1.4天然石墨76

5.3.1.5熵和石墨化程度78

5.3.2正极材料81

5.3.2.1LiCoO281

5.3.2.2LiMn2O484

5.3.2.3循环对热力学的影响86

5.4结论87

致谢88

参考文献88

延伸阅读材料95

第6章锂离子电池正极材料的拉曼研究

Rita Baddour?Hadjean and Jean?Pierre Pereira?Ramos96

6.1引言96

6.2拉曼显微光谱术的原理和设备96

6.2.1原理96

6.2.2仪器98

6.3过渡金属氧化物基化合物98

6.3.1LiCoO299

6.3.2LiNiO2及其衍生化合物LiNi1-yCoyO2(0<y<1)104

6.3.3锰氧化物基化合物105

6.3.3.1MnO2型化合物105

6.3.3.2三元系含锂化合物LixMnOy108

6.3.4V2O5116

6.3.4.1V2O5的结构117

6.3.4.2LixV2O5的结构特征120

6.3.5TiO2131

6.4磷酸盐橄榄石型LiMPO4化合物137

6.5总结142

参考文献143

第7章从电解质重要性的角度阐述锂离子电池的发展

Masaki Yoshio，Hiroyoshi Nakamura，and Nikolay Dimov152

7.1引言152

7.2改善锂离子电池性能的添加剂的总体设计154

7.3一系列探究新型添加剂的发展过程157

7.4锂离子电池的正极以及其他添加剂160

7.5调整方式162

参考文献165

第8章无机添加剂与电极界面

Shinichi Komaba166

8.1引言166

8.2过渡金属离子和正极的溶解167

8.2.1Mn(Ⅱ)离子168

8.2.2Co(Ⅱ)离子170

8.2.3Ni(Ⅱ)离子172

8.3如何抑制Mn(Ⅱ)离子的恶化173

8.3.1LiI，LiBr和NH4I173

8.3.22乙烯基吡啶175

8.4碱金属离子182

8.4.1Na+离子182

8.4.2K+离子188

8.5碱金属盐的涂覆190

8.6小结193

致谢193

参考文献193

第9章固体聚合物电解质的特性与全固态锂聚合物二次电池的制备

Masataka Wakihara，Masanobu Nakayama，and Yuki Kato197

9.1锂盐聚合物电解质的分子设计和表征197

9.1.1引言197

9.1.2添加增塑剂的固体聚合物电解质200

9.1.3添加B?PEG和Al?PEG增塑剂的SPE膜的制备201

9.1.4添加B?PEG增塑剂的SPE膜的评价202

9.1.5添加B?PEG增塑剂的SPE膜的离子电导率206

9.1.6锂离子迁移数209

9.1.7电化学稳定性211

9.1.8小结212

9.2全固态锂聚合物电池的制备213

9.2.1引言213

9.2.2SPE离子电导率的要求213

9.2.3传统液态电解质电池和全固态锂聚合物电池的区别213

9.2.4添加B?PEG和/或Al?PEG增塑剂的SPE的锂聚合物电池的制备及

其电化学性能217

9.2.5阻燃锂聚合物电池的制备及其电化学评价223

9.2.6小结229

致谢230

参考文献230

延伸阅读材料235

第10章锂微电池的金属氧化物薄膜电极

Jean?Pierre Pereira?Ramos and Rita Baddour?Hadjean236

10.1引言236

10.2LiCoO2薄膜237

10.2.1溅射LiCoO2薄膜238

10.2.2PLD LiCoO2薄膜243

10.2.3CVD LiCoO2薄膜247

10.2.4用化学方法制备LiCoO2薄膜247

10.2.5小结249

10.3LiNiO2及其衍生化合物LiNi1-xMO2250

10.3.1固体电解质250

10.3.2液体电解质251

10.3.3Li?Ni?Mn薄膜252

10.3.4小结253

10.4LiMn2O4薄膜253

10.4.1溅射LiMn2O4薄膜253

10.4.2PLD LiMn2O4薄膜255

10.4.3ESD LiMn2O4薄膜257

10.4.4用化学方法制备的LiMn2O4薄膜259

10.4.5取代LiMn2-xMxO4尖晶石薄膜260

10.4.6小结261

10.5V2O5薄膜262

10.5.1溅射V2O5薄膜263

10.5.2PLD V2O5薄膜272

10.5.3CVD V2O5薄膜273

10.5.4蒸发技术制备的V2O5薄膜273

10.5.5静电雾化沉积法制备的V2O5薄膜275

10.5.6溶液技术法制备的V2O5薄膜275

10.5.7小结276

10.6MoO3薄膜277

10.6.1液体电解质277

10.6.2固体电解质278

10.6.3小结279

10.7总结279

参考文献281

第11章高性能环保汽车中新型锂离子电池的研发进展

Hideaki Horie290

11.1引言290

11.2驱动电动车的能源290

11.3对锂离子电池高功率特性的要求292

11.4电池的热性能与电池体系的稳定性300

延伸阅读材料302

《国际制造业先进技术译丛:锂离子充电电池》可供从事锂离子电池等能源领域的研究人员和技术人员以及相关专业的高年级本科生和研究生学习参考。

作者:(日本)小泽一范(Kazunori Ozawa) 译者:赵铭姝 宋晓平

《国际电气工程先进技术译丛:太阳能物理》可作为从事新能源方向的工程和研究人员的参考书，也可用于高等院校物理、电气工程及材料相关专业研究生及教师的参考教材。

陈成钧，美国哥伦比亚大学应用物理和应用数学专业的客座教授和高级研究员。研究方向主要包括扫描隧道显微镜、人类语音的数学建模以及太阳能应用。在进入高校学术研究之前，曾在IBM的Thomas J.Watson研究中心工作15年之久，在此期间撰写了《Introductionto Scanning TunelingMicroscopy》一书并开发了广泛应用的中文语音识别算法。

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